GM计算系统、方法和程序以及横波周期预测系统、方法和程序技术方案

本发明专利技术提供一种GM计算系统，其无需另行配置传感器，利用已设置的传感器的测量数据，无需复杂的数据处理即可实时高精度地计算GM。GM计算系统1中包括：船体状态量检测装置，使用被设置于船体的吃水标尺按时序检测船体状态量；横摇周期检测装置，基于由船体状态量检测装置按时序检测的船体状态量，连续地检测船体的横摇周期；典型横摇周期识别装置，基于由横摇周期检测装置检测的预定期间内的横摇周期，识别所述预定期间内船体的典型横摇周期；GM计算装置，基于由典型横摇周期识别装置识别的典型横摇周期计算船体的GM值。

GM calculation system, method and program and S-wave period prediction system, method and program

【技术实现步骤摘要】
GM计算系统、方法和程序以及横波周期预测系统、方法和程序
本专利技术涉及GM计算系统、方法和程序以及横波周期预测系统、方法和程序。
技术介绍
在海运领域(船舶航运)中，对于在不规则变化的波浪上航行的船舶来说，从安全措施的观点来看，高精度地掌握船体状态数据，即船体的加速度、位移等与船体的运动相关的数据，以及船体状态数据，即船体的吃水、GM等与船体的状态相关的数据，是重要事项。尤其是实时且准确地掌握船体的GM，从防止船体倾覆的观点来看是最重要的问题。船体的GM，被定义为稳心M与船体的重心G的距离，是基于船体的倾斜等在时时刻刻变化的值。其中，所述稳心M为在船体横向倾斜时，以浮力的中心作为作用点的浮力的方向与船的横截面上通过重心的垂直方向的线相交的点。万一错误地估计GM，不仅无法安全航行，最坏的情况下，亦伴有倾覆的危险。一方面，对GM带来影响的不仅有来自横向的波，还有必要考虑来自各方向的波的合成波所带来的影响。因此，以往为了准确地掌握或预测GM，掌握波浪对船体的入射方向，需要通过手动输入入射角度。但是，在船体被大波浪击中有倾覆可能的状况下，手动输入波浪的入射角度是不现实的。因此，近年来，采用近似方程和模型对GM进行估计(专利文献1)。一般认为，波的周期为30秒至300秒左右，随着周期变长，波的高度(峰值)变大。即，通过预测横波的周期，能够预测船体所承受的波的高度。而且，近年来，通过分析设置于船体的传感器测量的物理量随时间的变化，对波浪的高度进行预测(专利文献2)。现有技术文献专利文献【专利文献1】日本专利公开公报“再公表特许第2015-178410号”【专利文献2】日本专利公开公报“特开2017-021029”
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据专利文献1中记载的专利技术，基于由GPS罗盘或陀螺仪传感器测量的横摇角的时序数据，采用二阶线性概率力学模型或一般状态空间模型计算GM。基于这样的技术，需要诸如GPS罗盘或陀螺仪传感器这样的另行配置的传感器，且难以检测准确的横摇角。而且，估计方法使用多个模型，数据处理变得复杂，还不能高精度地估计GM。因此，误读实际的GM值，最坏的情况下，可能会对安全性产生妨碍。另外，根据专利文献2中记载的专利技术，基于微波水位传感器测量的液面高度随时间的变化，其中所述微波水位传感器包括被设置于船体的四个位置的模块，以及加速度计或陀螺仪传感器测量的船体运动的变化，对波的方向或高度进行预测。基于这样的技术，需要诸如微波水位传感器、加速度计或陀螺仪传感器这样的另行配置的传感器。另外，由于不仅要对横波进行预测，还要对从各个方向入射的波的合成成分的行为进行预测，因此，有必要对被设置于船体的四个位置处的总共八个传感器的测量值进行分析，存在数据处理变得复杂且需要使数据处理顺利进行的高性能计算机的问题。本专利技术鉴于上述问题，其目的在于提供一种系统，其无需另行配置传感器，利用已设置的传感器的测量数据，无需复杂的数据处理，即可高精度地实时计算GM。另外，本专利技术的目的还在于提供一种系统，其无需另行配置传感器，利用已设置的传感器的测量数据，无需复杂的数据处理，即可高精度地预测航行中的船体所承受的横波的周期。用于解决问题的手段本专利技术提供如下解决手段。第1特征的专利技术提供一种GM计算系统，包括：船体状态量检测装置，使用被设置于船体的吃水标尺按时序检测船体状态量；横摇周期检测装置，基于所述船体状态量检测装置按时序检测的船体状态量，连续地检测船体的横摇周期；典型横摇周期识别装置，基于所述横摇周期检测装置检测的预定期间内的横摇周期，识别所述预定期间内船体的典型横摇周期；以及GM计算装置，基于所述典型横摇周期识别装置识别的典型横摇周期计算船体的GM值。根据第1特征的专利技术，由于利用被设置于船体的吃水标尺可以计算GM值，无需另行配置传感器，亦无需复杂的数据处理即可实时高精度地计算GM值。关于第2特征的专利技术，在第1特征的专利技术的基础上，所述吃水标尺被设置于船体的左右舷，由所述左右舷的吃水标尺按时序检测的船体左右的船体状态量来检测船体的横摇周期。根据第2特征的专利技术，由于使用被设置于船体的左右舷的吃水标尺检测船体的横摇周期，无需掌握波浪对于船体的入射角，亦无需船员输入波浪的入射角，即可计算准确的GM值。关于第3特征的专利技术，在第1或第2特征的专利技术的基础上，所述吃水标尺采用石英晶体式吃水标尺。根据第3特征的专利技术，由于采用石英晶体式吃水标尺作为检测船体状态量的吃水标尺，与其他形式的吃水标尺不同，可以数字测量，不产生伴随A/D转换的转换误差，可以更高精度地计算GM值。关于第4特征的专利技术，在第3特征的专利技术的基础上，在所述石英晶体式吃水标尺中，将晶振的振荡频率作为船体状态量按时序进行检测。根据第4特征的专利技术，由于采用石英晶体式吃水标尺中的晶振的振荡频率作为船体状态量，振荡频率的变化作为横摇周期，可以直接且连续的测量。因此，无需特意转换具体的其他物理量，少量数据处理即可构建高精度的GM计算系统。第5特征的专利技术提供一种横波周期预测系统，包括：吃水值测量装置，按时序测量船体的右舷和左舷的吃水值；横波周期计算装置，基于在预定期间内由所述吃水值测量装置测量的右舷吃水值与左舷吃水值的差分的时序数据，计算在所述预定期间内船体所承受的横波的周期；以及预测横波周期计算装置，基于所述横波周期计算装置按照每一预定时间间隔计算出的横波周期，对横波周期预测值进行计算。根据第5特征的专利技术，由于利用被设置于船体的吃水标尺可以预测横波周期，无需另行配置传感器，亦无需复杂的数据处理，即可高精度地预测航行中的船体所承受的横波周期。另外，在计算横波周期时，由于仅使用右舷吃水值与左舷吃水值的差分的时序数据，无需考虑波的入射角或波的合成，即可准确掌握横波的周期。关于第6特征的专利技术，在第5特征的专利技术的基础上，所述吃水值测量装置采用石英晶体式吃水标尺。根据第6特征的专利技术，由于采用石英晶体式吃水标尺作为检测船体状态量的吃水标尺，与其他形式的吃水标尺不同，可以数字测量，不产生伴随A/D转换的转换误差，可以更高精度地预测横波周期。关于第7特征的专利技术，在第2特征的专利技术的基础上，在所述石英晶体式吃水标尺中，将晶振的振荡频率作为船体状态量按时序进行检测。根据第7特征的专利技术，由于采用石英晶体式吃水标尺中的晶振的振荡频率作为船体状态量，振荡频率的变化作为横摇周期，可以直接且连续的测量。因此，无需特意转换具体的其他物理量，少量数据处理即可构建高精度的横波周期预测系统。关于第8特征的专利技术，在第5至第7的任一特征的专利技术的基础上，所述预测横波周期计算装置中，在计算横波的预测值时将气压信息作为影响因素。根据第8特征的专利技术，由于在计算中将气压信息作为影响因素，可以更高精度地计算横波周期的预测值。专利技术效果本专利技术能够提供一种系统，无需另行配置传感器，利用已设置的传感器的测量数据，无需复杂的数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GM计算系统，其用于计算船体的GM值，包括：/n船体状态量检测装置，使用被设置于船体的吃水标尺按时序检测船体状态量；/n横摇周期检测装置，基于所述船体状态量检测装置按时序检测的船体状态量，连续地检测船体的横摇周期；/n典型横摇周期识别装置，基于所述横摇周期检测装置检测的预定期间内的横摇周期，识别所述预定期间内船体的典型横摇周期；以及/nGM计算装置，基于所述典型横摇周期识别装置识别的典型横摇周期计算船体的GM值。/n

【技术特征摘要】
20180827 JP 2018-158228;20190215 JP 2019-0250171.一种GM计算系统，其用于计算船体的GM值，包括：
船体状态量检测装置，使用被设置于船体的吃水标尺按时序检测船体状态量；
横摇周期检测装置，基于所述船体状态量检测装置按时序检测的船体状态量，连续地检测船体的横摇周期；
典型横摇周期识别装置，基于所述横摇周期检测装置检测的预定期间内的横摇周期，识别所述预定期间内船体的典型横摇周期；以及
GM计算装置，基于所述典型横摇周期识别装置识别的典型横摇周期计算船体的GM值。


2.根据权利要求1所述的GM计算系统，其中
所述吃水标尺被设置于船体的左右舷，
由所述左右舷的吃水标尺按时序检测的船体左右的船体状态量来检测船体的横摇周期。


3.根据权利要求1或2所述的GM计算系统，其中，
所述吃水标尺采用石英晶体式吃水标尺。


4.根据权利要求3所述的GM计算系统，其中，
所述石英晶体式吃水标尺中，将晶振的振荡频率作为船体状态量按时序进行检测。


5.一种程序，用于使GM计算系统执行下述步骤，所述GM计算系统对船体的GM值进行计算，即：
使用被设置于船体的吃水标尺按时序检测船体状态量的步骤；
基于所述按时序检测的船体状态量，连续检测船体的横摇周期的步骤；
基于所述检测的预定期间内的横摇周期，识别所述预定期间内船体的典型横摇周期的步骤；以及
基于所述识别的典型横摇周期，计算船体的GM值的步骤。


6.一种吃水标尺，其被设置于船体并被使用于GM计算系统，所述GM计算系统包括：
船体状态量检测装置，使用所述吃水标尺按时序检测船体状态量；
横摇周期检测装置，基于所述船体状态量检测装置按时序检测的船体状态量，连续地检测船体的横摇周期；
典型横摇周期识别装置，基于所述横摇周期检测装置检测的预定期间内的横摇周期，识别所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：下泽亮，堀川恭伯，津金正典，
申请(专利权)人：株式会社救命，
类型：发明
国别省市：日本;JP